Síntese de novos N-heterociclos fundidos funcionalizados com calcogênios

Abstract

No curso dessa pesquisa, buscou-se investigar diferentes metodologias envolvendo tanto as reações de N-arilação intramolecular convencional, mediante acoplamento de Buchwald-Hartwig ou Ullmann, quanto via ativação C-H em calcogeno-1H-benzo[d]imidazóis. Dentre os diversos métodos empregados para formação do produto 6H-benzo[b]benzo[4,5]imidazo[1,2-d][1,4]oxazina, o que se mostrou eficiente foi aquele envolvendo a reação de N-arilação intramolecular de Ullmann catalisada por cobre, em que o respectivo produto foi obtido com 78 % de rendimento. Este trabalho também descreve o desenho, síntese e caracterização de uma nova série de organocalcogênios derivados das benzimidazo[1,2-a]quinolinas. Dessa forma, foi empregado um método que se mostrou muito eficiente para formação das calcogeno-benzimidazo[1,2-a]quinolinas, através da reação cascata, livre de metal de transição, envolvendo sequencialmente uma substituição nucleofílica aromática (SNAr) entre calcogeno-1H-benzo[d]imidazóis e os 2-fluorarilaldeídos substituídos, seguido da condensação intramolecular de Knoevenagel. Esse método foi aplicado para a síntese de uma gama de calcogeno-benzimidazo[1,2-a]quinolinas, e os produtos correspondentes foram obtidos em rendimentos de moderado a excelentes e em um tempo reacional relativamente curto. Além disso, desenvolveu-se novas metodologias sintéticas para formação seletiva de ligações C-calcogênio, especialmente ligações C-Se. Nesse sentido, buscou-se investigar diferentes metodologias para arilselenilação direta via funcionalização Csp2-H no 1H-benzimidazol, empregando, principalmente, catalisadores de cobre e ferro. O produto desejado 2-(fenilselenil)-1H-benzo[d]imidazol foi obtido com rendimentos moderados. O comportamento fotofísico representativo de doze calcogeno-benzimidazo[1,2-a]quinolinas foi investigado em solução, usando espectroscopia de absorção no UV-Vis e emissão de fluorescência. Os calcogeno-benzimidazo[1,2-a]quinolinas investigados apresentaram máximos de absorção em torno de 358 nm e emissão de fluorescência na região do UV-azul.

In the course of this work, we have investigated different methodologies involving both, conventional intramolecular N-arylation reactions, through Buchwald-Hartwig or Ullmann coupling, and C-H bond functionalization in chalcogen-1H-benzo[d]imidazoles. Among various methods employed to form the product 6H-benzo[b]benzo[4,5]imidazo[1,2-d][1,4]oxazine, the most efficient one was the copper-catalyzed intramolecular N-arylation, through an Ullmann coupling, in which the respective product was obtained in 78 % yield. This work also describes the design, synthesis and characterization of a new series of organochalcogens from benzimidazo[1,2-a]quinolines derivatives. Thus, an efficient method for the synthesis of chalcogen-benzimidazo[1,2-a]quinolines was developed, through a cascade reaction under transition-metal-free conditions, involving a sequential aromatic nucleophilic substitution (SNAr), between the chalcogen-1H-benzo[d]imidazoles and 2-fluoroarylaldehydes, followed by an intramolecular Knoevenagel reaction. This method was expanded for the synthesis of a wide range of chalcogen-benzimidazo[1,2-a]quinolines, and the corresponding products were obtained in moderate to excellent yields and in a relatively short reaction time. In addition, we envisioned new synthetic methodologies for the selective C-chalcogen bond formation, notably C-Se bonds. In this sense, we focused on different methodologies for copper or iron-catalyzed direct arylselenation via Csp2-H bond functionalization of 1H-benzimidazole. The desired product 2-(phenylselenyl)-1H-benzo[d]imidazole was obtained with moderate yields. The representative photophysical of the chalcogen-benzimidazo[1,2-a]quinolines in solution was studied using UV–vis absorption and fluorescence emission spectroscopy. The chalcogen-benzimidazo[1,2-a]quinolines investigated showed absorption maxima around 358 nm and emission of fluorescence in the UV-blue region.